[发明专利]加速度传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及加速度传感器及其制造方法。本发明尤其涉及用于测量与加速度传感器的基板表面平行的加速度的微机电加速度传感器及其制造方法。

背景技术

微机电加速度传感器是能够检测加速度的微系统或MEMS(micro-electro-mechanical systems，微机电系统)。通常，为此，设置通过传感器的加速度而相对于传感器的基板发生偏转的至少一个采样块(或摆锤)。为此，采样块例如可以经由弹簧可动地连接至基板。

为了检测加速度，电极(以下称为“可动电极”)是采样块的一部分，并且在基板上，固定对电极被配置成与可动电极相对。如果可动电极与对电极之间的距离由于采样块的偏转而发生变化，则该变化可以通过(闭环)控制回路来检测并且向电极施加相应的电压，使采样块复位。这里，使用所施加的电压的高度来确定加速度。

为了能够检测多于一维的加速度，例如，可以设置各自具有分别与空间轴中的一轴对准的检测轴的三个相同的加速度传感器。可选地或附加地，可以在同一基板上设置可在不同的方向上偏转的若干采样块。

已经证明具有彼此接合(或交织)的电极的加速度传感器因其有利线性行为而具有价值。这里，可动电极和对电极作为梳状电极而形成，其中，各个梳的齿彼此接合。可动电极和对电极以这种方式形成电容器，其中，必须要施加至该电容器的电极以进行复位的复位电压对于几乎所有偏转均与采样块的偏转呈线性。

然而，交织电极的这种配置的问题是阻尼(damping)的缺乏，使得在高加速度的情况下，例如，可动电极可能碰撞到对电极或间隔物，这可能导致机械缺陷和不精确或不可用的测量结果。

文献DE-A1-10 2011 083487公开了一种加速度传感器，包括：基板；隔振块；以及检测单元，其中，隔振块以由于作用在加速度传感器上的外部加速度而相对于基板进行偏转移动的形态沿偏转方向是可偏转的，以及检测单元以相对于基板进行检测移动以检测隔振块的偏转的形态沿检测方向是可动的，以及此外，检测单元与隔振块以使得沿偏转方向的偏转移动的振幅大于沿检测方向的检测移动的振幅的方式相连接。

文献US-A1-2012/031185公开了一种微机械加速度传感器，包括：基板；以及隔振块，其中隔振块在检测方向上相对于基板可动地位于基板上。微机械传感器包括用于对与检测方向垂直的隔振块的运动进行减幅的至少一个阻尼装置。

文献WO-A1-2006/105314公开了一种电容式加速度传感器，包括：第一固定电极；以及第二固定电极。第一固定电极通过间隙与第二固定电极分开。在第一固定电极与第二固定电极之间可动的可动电极位于第一固定电极与第二固定电极之间。可动电极具有使得在可动电极和固定电极之间产生挤压阻尼作用以对可动电极的运动进行减幅的尺寸。电路确定位于大致穿过第一固定电极和第二固定电极之间的整个间隙的任何位置的可动电极的位置。

文献US-A1-2007/029629公开了一种微机械传感器以及晶片级的传感器和电路的制造和纵向一体化所用的方法。该处理包括：处理第一晶片以不完全定义第一晶片的第一表面中的感测结构；处理第二晶片以定义第二晶片的表面上的将第一晶片与第二晶片绑定在一起的电路；然后蚀刻晶片以完成第一感测结构，包括剥离与第二晶片相关的构件。

发明内容

因此本发明的目的是提供具有提高了采样块的偏转移动的阻尼的接合梳状电极的加速度传感器。独立权利要求的主题解决了这一目的。独立权利要求中定义了有利实施例。

根据本发明的加速度传感器例如可以包括基板，其包括基板表面。此外，所述加速度传感器可以包括采样块，其能够大致沿与所述基板表面平行的正偏转方向x相对于所述基板移动，其中所述采样块包括能够与所述采样块一起移动的可动梳状电极，并且所述可动梳状电极包括沿所述正偏转方向x延伸的多个齿。所述加速度传感器还可以包括对电极，其固定连接至所述基板，其中所述对电极包括固定梳状电极，其中所述固定梳状电极包括沿与所述正偏转方向x相反的方向延伸的多个齿，其中所述可动梳状电极的齿与所述固定梳状电极的齿相接合。此外，所述加速度传感器还包括屏蔽电极，其固定连接至所述基板，所述屏蔽电极适合用于在所述采样块的偏转移动期间提高所述采样块的气动阻尼。

以下，术语“气动阻尼”例如表示由于部分体积的扩大或缩小而引起的阻尼，其中例如，气体从缩小了的部分体积流动成扩大了的部分体积。以下将更详细地说明术语“气动阻尼”。